宽禁带半导体技术创新联盟秘书长陆敏博士：化合物半导体年轻活力，大有可为

2020年即将到来，面对新的一年，你如何看待化合物半导体行业的发展变化，以及对2019年，有哪些总结和感悟？ 

半导体产业在2019年因诸多的原因，如库存过剩、需求疲软、国际局势的影响因素，等等，呈现出衰退的现象。然而，化合物半导体，尤其是第三代半导体却仍然呈现出逆势增长，增长幅度超过20%。

对于2020年半导体产业的预测，SEMI、Gartner、Cowan、VLSI Research等机构普遍认为将会迎来快速的复苏，平均预测2020年产业的增长将达到7%左右。我也非常看好2020年，因为在5G、AI、车联网、8K/4K显示技术、机器人技术等核心技术与智能应用的驱动下，产业会继续成长。尤其是第三代半导体领域，随着新能源汽车及5G通信应用的牵引，将继续保持20%以上快速增长势头；同样，因着5G手机终端对微波射频器件的强势需求，第二代化合物半导体GaAs也将迎来快速增长的势头。

随着5G，汽车，AI，IoT 等技术领域的快速发展，将会为化合物半导体带来诸多机遇，你认为化合物半导体面临哪些挑战与机遇？

机遇和挑战一般是并存的，机遇中隐含着危机和挑战。

机遇：以GaAs、InP化合物半导体为代表的第二代半导体，主要制备微波射频分立器件及光电器件，广泛应用于5G，汽车，AI，IoT 等领域的微波及光信号接收与处理；以SiC、GaN化合物半导体为代表的第三代半导体，主要制备微波射频分立器件、电力电子分立器件及光电器件，广泛应用于5G，汽车，AI，IoT 等领域的电力变换与控制、微波及光信号接收与处理。如上所讲，近几年来，化合物半导体都保持着强有力的增长趋势，若用一个人的成长阶段来比喻，化合物半导体大概处在青年期，年轻活力，大有可为。

挑战：一是技术的挑战，化合物半导体的技术门槛一般很高，从材料生长、器件设计、工艺到封装模块及系统应用等，仍然有很多关键技术，尤其是产业化关键技术都有待突破和改善，在这些方面，国内与国外还有一些差距，有待通过企业、研究机构、政府、市场及资本的深度友好融合，来推进开发进程，缩小差距，抢占市场。二是人才的挑战，先进技术及产业必须有专业素养的稳定人才团队来支撑与实现，这方面我国的人才培养与输送是远远滞后于该产业发展的，因此谁拥有高素养与稳定的团队，谁就能走得更稳健，走得更长远。三是产业生态的挑战，化合物半导体是个很长的产业链，需要上下游协同配合，共同发展，同时需要有行业标准、行业政策制定与规划布局等顶层设计所营造的健康有序的产业生态，才能保障该产业健康快速发展，而不至于落入无序的恶性竞争，最终阻碍产业的发展。

氮化镓（GaN）市场将随着5G通信、雷达和智能终端等应用的发展加快增长，请问你如何看待氮化镓相关技术和市场的发展？如何把握市场机遇？

在5G通信的大产业背景下，我们首先要认识和定位好氮化镓的市场点在何处，市场份额有多大，然后根据自身的优势，找准切合自身优势的那个点上的产品定位，而不是盲目跟从，不切实际，你有我也要有，你上我也要上。5G产业很大，有基础设施建设，如基站，有各种终端应用，如手机、车联网、智能家居和智慧城市等物联网应用，那氮化镓的市场点就是基站应用，这包括基站的射频器件和基站电源的电力电子器件。基站的射频器件有碳化硅基氮化镓的宏基站器件，硅基氮化镓的微基站器件；基站电源的电力电子器件一般都是硅基氮化镓器件。宏基站器件技术路线基本上就是碳化硅基氮化镓，这是首选，基本没有其他方案；微基站器件还有来至砷化镓方案的竞争，基站电源还有来至硅器件的竞争，需要综合分析，考量竞争能力与风险评估。

 碳化硅（SiC）是非常具有发展前景的材料，特别是在功率器件和电力应用方面，目前受到极大关注，请问贵公司如何看待碳化硅的市场发展？如何推进碳化硅材料的升级和发展？

因着碳化硅优异的物理性能，碳化硅适合制备高温、高功率、高频、抗辐射的功率器件，主要包括电力电子器件和微波射频器件。导电碳化硅衬底同质外延碳化硅薄膜用于电力电子器件，半绝缘碳化硅衬底异质外延氮化镓薄膜用于微波射频器件。现今碳化硅电力电子市场主要在光伏逆变器、工业电源与服务器电源，接下来5年中，在新能源汽车中的应用将逐年提升，并逐渐成为核心市场，随着技术的进步，未来将在轨道牵引与智能电网中大有作为。微波射频应用如上所述，主要是5G宏基站，当然还有军用雷达。

现在限制碳化硅大规模应用的核心问题是价格贵，贵就贵在碳化硅衬底上，现今碳化硅衬底采用PVT（物理气相传输）法，生长速度慢（一般在300um/h以下），不能长太厚（一般在3cm以下），生长温度太高（2300度左右），硬度高又脆，导致加工难度大，因此产品良率相对硅晶片而言要低很多。因此一方面要继续优化改进PVT工艺，进一步提高成品率是当下核心要务；其次是要大力发展液相法与HT-CVD法等新生长技术，一旦核心技术得到突破，对碳化硅产业的发展将是功不可没的，另外PVT法是无法制备p型衬底的，而制备p型衬底恰恰是液相法的长项，p型衬底可以制备双极型器件，如PIN二极管、双极型晶体管（BJT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和门极可关断晶闸管（GTO）等。现今PVT法制备的N型碳化硅衬底主要制备单极型器件，如肖特基二极管（SBD）及金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）。PIN比SBD（单极型器件）更高电流电压，更低比导通电阻，更低漏电流。BJT不需要栅氧化，比碳化硅功率MOSFET更可靠、更高温、更低成本。IGBT的比导通电阻远比碳化硅功率MOSFET低，而且在阻断电压额定值升高时变化不大。GTO比MOSFET更低的比导通电阻，比IGBT更低的导通压降。双极型器件主要应用在高压（大于3kV）大功率领域，如智能电网技术中换流阀、高压断路器、大功率整流管；高铁牵引；储能应用；脉冲电源，如大功率脉冲激光器、军用电磁炮；高压固态电源，如工业电源等。

近年来microLED快速发展，促进新型显示技术进步，贵公司如何看待microLED现实应用的困难和挑战？microLED技术未来发展的趋势如何？

microLED是当前显示领域的宠儿，也是超高清显示的核心技术之一，microLED具有一系列显示优势，如功耗低，约为OLED的50%，LCD的10%；亮度高，比OLED高30倍；超高解析度，超过1500PPI;色彩饱和度，120%NTSC;响应度快，纳秒，而LCD为微秒，OLED毫秒；对比度高，接近无穷大；可视角度宽；自发光，效率高；使用寿命长，可达5万小时以上。基于以上优势，microLED有望在穿戴式终端、智能手机、AR、VR、车载显示器、监视器、电视及大型显示及4K/8K高清显示中广泛应用。microLED需要解决的核心产业化技术主要是巨量转移技术。高带宽、低时延、大连接的5G网络为8K视频传输开辟了海量信息通行无阻的高速公路；大尺寸8K提供画质的清晰度和细腻度，让用户沉浸体验，仿佛身临其境；将来microLED显示技术与5G深度融合，将催生很多新的应用场景与市场，如体育赛事、影视娱乐、远程医疗、广播电视、远程教学、工业可视化、智能交通等工程显示。

对于中国化合物半导体行业应该如何学习国际经验，加速产业发展，请谈谈你看法。

化合物半导体基本上就是指第二代、第三代半导体。第一代、第二代半导体我国与国外差距相当大，基本上已无赶上的可能，能够跟着并在一些细分领域或者国家安全战略领域占有一点市场就可以了。第三代半导体与国外的整体差距不算太大，3-5年左右，因此，如何在该领域紧跟并逐步缩小差距是个值得探讨的问题。

显然，国外有成熟先进、优秀传统的半导体产业经验，这方面当然值得我们借鉴和学习。主要包括：①非常重视长期的基础研究和投入，这方面是大学研究所的重点任务；②技术研究，尤其是产业技术研究以企业为主力军，因为企业最接近市场，最能够发现终端产品在何处，需求牵引很关键；③产学研用资本的深度合作，研究机构的原创成果能够在资本的协助下，在企业工程化能力的助推下，快速的孵化出切实可用的目标产品；④产业链间深度信任、合作共赢的契约式互助发展，产业链上下游龙头企业及头部公司间的强强联合，盟约发展培育了市场的快速形成；⑤优良稳定的营商环境，让市场这只无形之手实现自然的最优的资源配置及使用绩效，各个市场主体自发理智选择进入、发展或退出相应行业。

当然，国内宏观及微观环境都与国外不一样，因此，国外经验也不能立刻生搬硬套，东施效颦，而要实事求是，因地制宜。因为这些经验不是一个企业独善其身就能受用的，而是要在同行联动，以及以市场经济为主导的宏观经济政策的大背景下方能运行良好。

故此建议政府做政府该做的，适当的行业政策鼓励和引导也是必须的，但不能过度以至于让市场之手受伤或失灵；企业做企业该做的，企业的安身立命之本是能够通过主营业务自我造血，自我发展，绝不能贪婪政府补贴，或者把政府补贴当作企业生存之道，这样的企业早晚要人去楼空，悲鸣哀哉；联盟等行业协会做联盟该做的，做好中立的第三方非盈利市场主体，充当好政府与企业的桥梁，成为企业健康诉求的扩音器，成为政府优质政策制定的高端智库，充当好企业与企业的纽带，帮助他们建立顺畅的沟通，建立深层次的战略合作关系，同时也要积极制定产业标准、共性技术平台等软硬产业生态环境，努力成为市场的良心，为市场之手戴上社会良知的手套。